KR20210150651A - 커버 윈도우의 제조 방법, 커버 윈도우 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

커버 윈도우의 제조 방법, 커버 윈도우 및 이를 포함하는 표시 장치 Download PDF

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KR20210150651A
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Abstract

커버 윈도우의 제조 방법, 커버 윈도우 및 이를 포함하는 표시 장치가 제공된다. 커버 윈도우의 제조 방법은 상면이 평탄한 유리 제품을 준비하는 단계, 상기 유리 제품 상에 상면 일부가 함몰된 리세스부가 형성되고 물유리를 포함한 마스크층을 형성하는 단계 및 상기 마스크층과 상기 유리 제품을 식각하여 상면 일부가 부분적으로 함몰된 커버 윈도우를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

커버 윈도우의 제조 방법, 커버 윈도우 및 이를 포함하는 표시 장치 {METHOD OF FABRICATING COVER WINDOW, COVER WINDOW AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 커버 윈도우의 제조 방법, 커버 윈도우 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 물유리를 이용하여 부분적으로 슬리밍 영역을 갖는 커버 윈도우의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 커버 윈도우에 관한 것이다.
표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 유기발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD) 등과 같은 여러 종류의 표시 장치가 사용되고 있다.
한편, 커버 윈도우는 표시 장치를 포함하는 전자 기기나 건축 자재 등에 많이 사용된다. 예를 들어, 액정표시장치, OLED, 등의 평판 디스플레이 장치의 기판이나 이를 보호하기 위해 커버 윈도우가 적용된다.
최근에는 사용자 편의를 위해 접힐 있는 디스플레이 장치가 연구되고 있다. 접힐 수 있는 디스플레이 장치에 적용되는 커버 윈도우는 접힐 때 벤딩 스트레스를 완화하기 위해 얇은 두께를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 물유리를 이용하여 부분적으로 리세스 형상을 갖는 슬리밍부를 포함한 커버 윈도우의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 방법을 이용하여 슬리밍부가 외부에서 시인되지 않는 커버 윈도우 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 커버 윈도우의 제조 방법은 상면이 평탄한 유리 제품을 준비하는 단계, 상기 유리 제품 상에 상면 일부가 함몰된 리세스부가 형성되고 물유리를 포함한 마스크층을 형성하는 단계 및 상기 마스크층과 상기 유리 제품을 식각하여 상면 일부가 부분적으로 함몰된 커버 윈도우를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 마스크층을 형성하는 단계는 상기 유리 제품의 상면에 물유리층을 코팅하는 단계 및 상기 물유리층의 상면 일부를 식각하여 상기 마스크층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 마스크층은 상기 리세스부, 및 상기 리세스부와 연결되어 상기 상면이 평탄한 평탄부를 포함하고, 상기 리세스부의 두께는 상기 평탄부의 두께보다 작을 수 있다.
상기 리세스부는 상면이 평탄한 제1 부분 및 상기 제1 부분과 상기 평탄부를 연결하며 상면이 경사진 제2 부분을 포함할 수 있다.
상기 리세스부는 상면이 곡률진 형상을 가질 수 있다.
상기 커버 윈도우를 형성하는 단계는 습식 식각 공정으로 수행될 수 있다.
상기 커버 윈도우를 형성하는 단계에서 상기 마스크층은 식각액에 의해 용해되고 상기 유리 제품은 상면 일부가 식각될 수 있다.
상기 유리 제품은 상기 마스크층의 상기 리세스부에 대응하는 부분은 상면이 곡률지게 식각되고 상기 리세스부 이외의 영역에 대응하는 부분은 상면이 평탄하게 식각될 수 있다.
상기 마스크층과 상기 유리 제품은 습식 식각에 의해 과식각될 수 있다.
상기 커버 윈도우의 최대 두께는 상기 유리 제품의 두께보다 작을 수 있다.
상기 커버 윈도우는 제1 면 및 상기 제1 면과 대향하며 평탄한 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면이 평탄한 비슬리밍부 및 상기 제1 면이 부분적으로 함몰되어 상기 비슬리밍부보다 두께가 작은 슬리밍부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 면 중 상기 슬리밍부가 위치한 부분은 곡률진 형상을 가질 수 있다.
상기 비슬리밍부의 제1 두께는 0.1mm 내지 20mm의 범위를 갖고, 상기 슬리밍부의 제2 두께는 0.01mm 내지 0.1mm의 범위를 가질 수 있다.
상기 슬리밍부의 폭은 20mm 이하의 범위를 가질 수 있다.
상기 커버 윈도우는 상기 슬리밍부에 놓인 폴딩 라인을 기준으로 상기 제1 면이 내측으로 향하도록 폴딩될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 커버 윈도우는 제1 면 및 상기 제1 면과 대향하며 평탄한 제2 면을 포함하고 폴딩 라인을 기준으로 상기 제1 면이 내측을 향하도록 폴딩되는 커버 윈도우로써, 상기 제1 면이 평탄한 비슬리밍부 및 상기 제1 면이 부분적으로 함몰되어 상기 비슬리밍부보다 두께가 작고 상기 폴딩 라인이 위치하는 슬리밍부를 포함한다.
상기 비슬리밍부의 제1 두께는 0.1mm 내지 20mm의 범위를 갖고, 상기 슬리밍부의 제2 두께는 0.01mm 내지 0.1mm의 범위를 가질 수 있다.
상기 슬리밍부의 폭은 20mm 이하의 범위를 가질 수 있다.
상기 폴딩 라인을 기준으로 폴딩된 상태에서 상기 제1 면 중 상기 슬리밍부로부터 곡률 반경까지 측정된 길이는 2mm 내외의 범위를 가질 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시면이 내측을 향하도록 폴딩되는 인폴더블 표시 장치로써, 전방에 위치하는 일 면 및 후방에 위치하는 타 면을 포함하고 상기 전방으로 화면을 표시하는 표시 패널, 상기 표시 패널의 일 면 상에 배치되고 제1 면 및 상기 제1 면과 대향하며 평탄한 제2 면을 포함하는 커버 윈도우 및 상기 커버 윈도우의 상기 제2 면과 상기 표시 패널 사이에 배치된 결합 부재를 포함하고, 상기 커버 윈도우는 상기 제1 면이 평탄한 비슬리밍부 및 상기 제1 면이 부분적으로 함몰되어 상기 비슬리밍부보다 두께가 작은 슬리밍부를 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
일 실시예에 따른 커버 윈도우의 제조 방법은 물유리를 이용하여 유리 제품을 식각하는 방법을 이용하여 물유리의 형상에 따라 부분적으로 슬리밍부를 포함하는 커버 윈도우를 제조할 수 있다. 이에 따라 제조된 커버 윈도우는 리세스된 형상을 갖는 슬리밍부가 외부에서 시인되지 않을 수 있고, 폴더블 디스플레이에 사용되어 표시 장치의 시인성을 개선할 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1는 일 실시예에 따른 커버 윈도우의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 커버 윈도우의 폴딩 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 커버 윈도우의 측면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 커버 윈도우의 폴딩 상태에서 슬리밍부를 나타내는 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 커버 윈도우의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6 내지 도 11은 일 실시예에 따른 커버 윈도우의 제조 공정을 순서대로 나타내는 단면도들이다.
도 12 및 도 13은 다른 실시예에 따른 커버 윈도우의 제조 공정을 순서대로 나타내는 단면도들이다.
도 14는 일 실시예에 따른 커버 윈도우를 포함한 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 15는 도 14의 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 16은 도 14의 표시 장치의 폴딩 상태를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(Elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(On)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 이와 마찬가지로, "하(Below)", "좌(Left)" 및 "우(Right)"로 지칭되는 것들은 다른 소자와 바로 인접하게 개재된 경우 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소재를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 실시예들에 대해 설명한다.
도 1는 일 실시예에 따른 커버 윈도우의 개략적인 사시도이다. 도 2는 도 1의 커버 윈도우의 폴딩 상태를 나타내는 사시도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 커버 윈도우의 측면도이다.
본 명세서에서, “상부”, “탑”, “상면”은 커버 윈도우(100)를 기준으로 상부 방향, 즉 제3 방향(DR3)의 일 방향을 가리키고, “하부”, “바텀”, “하면”은 제3 방향(DR3)의 타 방향을 가리킨다. 또한, “좌”, “우”, “상”, “하”는 커버 윈도우(100)를 평면에서 바라보았을 때의 방향을 가리킨다. 예를 들어, “좌”는 제1 방향(DR1)의 일 방향, “우”는 제1 방향(DR1)의 타 방향, “상”은 제2 방향(DR2)의 일 방향, “하”는 제2 방향(DR2)의 타 방향을 가리킨다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 커버 윈도우(100)는 태블릿 PC, 노트북 PC, 스마트 폰, 전자 서적, 텔레비전, PC 모니터뿐만 아니라 표시 화면을 포함하는 냉장고, 세탁기 등 디스플레이를 포함하는 전자 기기에서 디스플레이를 보호하기 위해 사용된다. 커버 윈도우(100)는 자동차 계기판 등의 커버 유리, 태양 전지용 커버 유리, 건축재의 내장재, 빌딩이나 주택의 창 등에도 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 커버 윈도우(100)는 평판 시트 또는 평판 플레이트 형상일 수 있다. 커버 윈도우(100)의 평면 형상은 직사각형일 수 있지만, 이에 제한되지 않고, 모서리가 둥근 직사각형, 정사각형, 원, 타원 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 다른 실시예에서 커버 윈도우(100)는 휘어진 부분을 포함하는 3차원 형상일 수 있다. 예를 들어, 평탄부의 에지가 굴곡되거나 전반적으로 커브드될 수 있다. 또한, 일 실시예에서 커버 윈도우(100)는 플렉서블(Flexible)한 특성을 갖고 폴딩 라인(FL)을 기준으로 폴딩될 수 있다.
커버 윈도우(100)는 제1 면(US), 제1 면(US)의 반대면인 제2 면(LS)을 포함한다. 제1 면(US)은 커버 윈도우(100)의 상면, 제2 면(LS)은 커버 윈도우(100)의 하면일 수 있다. 커버 윈도우(100)는 평면도 상 직사각형 형상을 갖고, 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)으로 연장된 각 변들이 만나는 부분이 곡률진 형상을 가질 수 있다. 제1 면(US)과 제2 면(LS)은 두께 방향으로 서로 대향한다. 커버 윈도우(100)가 표시 장치(도 14의 '10')에 포함되어 빛을 투과시키는 역할을 하는 경우, 빛은 주로 제1 면(US)과 제2 면(LS) 중 어느 하나로 진입해서 다른 하나로 투과할 수 있다. 도면에서는 커버 윈도우(100)가 제1 방향(DR1)으로 연장된 각 변들의 길이가 제2 방향(DR2)으로 연장된 각 변들의 길이보다 긴 경우가 예시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다.
커버 윈도우(100)는 강한 강도를 갖는 것이 요구된다. 예를 들어, 윈도우용 유리의 경우 높은 투과율과 가벼운 무게의 요건을 충족시키기 위해 얇은 두께를 가지면서도, 외부 충격에 의해 쉽게 파손되지 않는 강도를 갖는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 커버 윈도우(100)는 유리 조성물을 포함한다. 커버 윈도우(100)의 유리 조성물은 본 기술분야에 알려진 다양한 조성을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 유리 조성물은 리튬 알루미노 실리케이트를 함유하는 LAS 유리 세라믹을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유리 조성물은 SiO2를 50 내지 80mol％, Al2O3을 1 내지 30mol％, B2O3을 0 내지 5mol%, P2O5를 0 내지 4mol%, Li2O를 3 내지 20mol%, Na2O를 0 내지 20mol%, K2O를 0 내지 10mol%, MgO를 3 내지 20mol%, CaO를 0 내지 20mol%, SrO를 0 내지 20mol%, BaO를 0 내지 15mol%, ZnO를 0 내지 10mol%, TiO2를 0 내지 1mol%, ZrO2를 0 내지 8mol%의 함량으로 함유할 수 있다.
여기서, "함량이 0mol%인 것"은 해당 성분을 실질적으로 함유하지 않는 것을 의미한다. 조성물이 특정 성분을 "실질적으로 함유하지 않는다"는 것은 원재료 등에 의도적으로 함유시키지 않은 것을 의미하며, 예를 들어, 0.1mol% 이하와 같은 미량의 불순물이 불가피하게 함유되어 있는 경우를 포함한다.
유리 조성물의 각 성분에 대해 더욱 상세히 설명하면, SiO2는 유리의 골격을 구성하며, 화학적 내구성을 높이고, 유리 표면에 흠집(압흔)이 생겼을 때의 크랙 발생을 저감시키는 역할을 할 수 있다. 위와 같은 역할을 충분히 수행하기 위해 SiO2는 50mol％ 이상의 함량으로 포함될 수 있다. 충분한 용융성을 나타내기 위해 유리 조성물 내에서 SiO2는 80mol% 이하의 함량을 가질 수 있다.
Al2O3는 유리의 파쇄성을 향상시키는 역할을 한다. 즉, Al2O3는 유리가 깨졌을 때 더 작은 수의 파편이 발생하도록 하는 역할을 할 수 있다. 또한, Al2O3는 화학 강화 시의 이온 교환 성능을 향상시키고, 강화 후의 표면 압축 응력을 크게 하는 유효 성분으로 작용할 수 있다. Al2O3의 함량이 1mol% 이상인 경우 상기와 같은 기능을 효과적으로 수행할 수 있다. 한편, 유리의 내산성, 용융성을 유지하기 위해서는 Al2O3의 함량이 30mol% 이하인 것이 바람직하다.
B2O3는 유리의 칩핑 내성을 향상시키고, 용융성을 개선한다. B2O3는 생략될 수도 있지만(0mol%), 0.5mol% 이상 함유되었을 때 유리의 용융성을 더욱 향상시킬 수 있다. B2O3의 함량이 5mol％ 이하인 것이 용융 시 맥리 발생을 억제할 수 있다.
P2O5는 이온 교환 성능과 칩핑 내성을 향상시킨다. P2O5는 생략될 수도 있지만(0mol%), 0.5mol% 이상 함유되었을 때 상기 기능을 유의미하게 수행할 수 있다. P2O5는 4mol％ 이하의 함량을 갖는 것이 파쇄성 및 내산성이 현저하게 저하하는 것을 방지할 수 있다.
Li2O는 이온 교환에 의해 표면 압축 응력을 형성시키는 역할을 한다. 유리 표면 근처에 배치된 Li 이온은 이온 교환 공정을 통해 Na 이온 등으로 교환될 수 있다. Li2O는 또한 유리의 파쇄성을 개선하는 역할을 더 할 수 있다. 효과적인 이온 교환을 위한 Li2O의 함량은 3mol% 이상이며, 내산성 관점에서는 20mol％ 이하의 함량을 갖는 것이 바람직하다.
Na2O는 이온 교환에 의해 표면 압축 응력을 형성시키고, 유리의 용융성을 향상시키는 역할을 한다. 유리 표면 근처에 배치된 Na 이온은 이온 교환 공정을 통해 K 이온 등으로 교환될 수 있다. Na2O는 생략될 수도 있지만, 함유되는 경우, 1mol% 이상의 함량을 갖는 것이 위와 같은 역할을 유효하게 수행하는 데에 바람직하다. Li 이온과 Na 이온 교환 과정만 있고, K 이온 교환 과정이 없는 경우에는 Na2O의 함유량이 8mol％ 이하인 것이 원활한 Li 이온과 Na 이온 교환을 위해 바람직할 수 있다. K 이온 교환 과정을 수반하는 경우에는 더 많은 양의 Na2O가 사용될 수 있으나, 이 경우에도 내산성 관점에서는 20mol% 이하의 함량을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
K2O는 이온 교환 성능을 향상시키며, 파쇄성에 관계된다. K2O는 생략될 수도 있지만, 이온 교환 성능을 향상시키기 위해 0.5mol% 이상 함유될 수 있다. 과도한 파쇄성 저하 방지하기 위한 K2O의 함량은 10mol% 이하일 수 있다.
MgO는 화학 강화 유리의 표면 압축 응력을 증대시키고 파쇄성을 개선시키는 역할을 한다. 위와 같은 역할은 3mol% 이상의 함량을 가질 때 유효하게 수행될 수 있다. MgO의 함량은 20mol% 이하의 값을 갖는 것이 유리 용융 시 실투(devitrification) 발생 가능성을 줄일 수 있다.
CaO는 유리의 용융성을 향상시키고, 파쇄성을 개선하는 역할을 한다. CaO는 생략가능하며, 위와 같은 역할을 유효하게 수행하기 위해서는 0.5mol％ 이상의 함량을 갖는 것이 바람직하다. CaO의 함량이 너무 크면 이온 교환 성능이 저하될 수 있으므로, CaO의 함량은 20mol％ 이하의 값을 갖는 것이 바람직하다.
SrO는 CaO와 마찬가지로 유리의 용융성을 향상시키고, 파쇄성을 개선하는 역할을 한다. SrO는 생략가능하며, 위와 같은 역할을 유효하게 수행하기 위해서는 0.5mol％ 이상의 함량을 갖는 것이 바람직하다. SrO의 함량이 너무 크면 이온 교환 성능이 저하될 수 있으므로, SrO의 함량은 20mol％ 이하의 값을 갖는 것이 바람직하다.
BaO는 유리의 용융성을 향상시키고, 파쇄성을 개선하는 역할을 한다. BaO는 생략가능하며, 위와 같은 역할을 유효하게 수행하기 위해서는 0.5mol％ 이상의 함량을 갖는 것이 바람직하다. BaO의 함량은 15mol% 이하의 값을 갖는 것이 과도한 이온 교환 성능 저하를 막는 데에 유리할 수 있다.
ZnO는 유리의 용융성을 향상시키는 역할을 한다. ZnO는 생략가능하며, 0.25mol％ 이상의 함량을 가질 때, 그 함유에 따른 유의미한 용융성 향상 효과를 나타낼 수 있다. 내후성 저하를 방지하기 위해서는 ZnO의 함량을 10mol％ 이하로 유지하는 것이 바람직하다.
TiO2는 화학 강화 유리의 파쇄성을 개선시킨다. TiO2는 생략가능하며, 0.1mol％ 이상의 함량을 가질 때, 그 함유에 따른 유의미한 파쇄성 향상 효과를 나타낼 수 있다. 용융시 실투 현상을 방지하는 차원에서, TiO2는 1mol% 이하의 함량을 갖는 것이 바람직하다.
ZrO2는 이온 교환에 의한 표면 압축 응력을 증대시키고, 유리의 파쇄성을 개선할 수 있다. ZrO2는 생략가능하며, 0.5mol% 이상 함유될 경우 위와 같은 역할을 유효하게 수행할 수 있다. ZrO2의 함량은 8mol% 이하인 것이 용융시 실투 현상을 억제할 수 있다.
유리 조성물은 이상에서 열거한 성분들 이외에도 필요에 따라 Y2O3, La2O3, Nb2O5, Ta2O5, Gd2O3 등의 성분을 더 포함할 수도 있다. 커버 윈도우(100)의 유리 조성물이 갖는 조성 비율은 성형 공정이나 이온 교환 공정 등을 통해 변경될 수 있다.
일 실시예에 따르면 커버 윈도우(100)는 플렉서블한 특성을 갖고 폴딩(Folding)이 가능할 수 있다. 본 명세서에서 '폴딩(Folding)'이 가능하다는 것은 폴딩되어 있는 장치뿐만 아니라, 폴딩 상태와 언폴딩 상태를 모두 가질 수 있는 장치를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 폴딩은 대표적으로 약 180°의 각도로 접히는 것을 포함하지만, 그에 제한되지 않고, 접히는 각도가 180°를 초과하거나 그에 미치지 못하는 경우, 예컨대 90° 이상 180° 미만 또는 120° 이상 180° 미만의 각도로 꺾이는 경우에도 폴딩된 것으로 이해될 수 있다. 아울러, 폴딩 상태는 완전한 폴딩이 이루어지지 않더라도, 언폴딩 상태를 벗어나 꺾여 있는 상태인 경우 폴딩 상태로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 90° 이하의 각도로 꺽여 있다고 하더라도, 최대 폴딩 각도가 90° 이상이 되는 이상 언폴딩 상태와 구별하기 위해 폴딩 상태에 있는 것으로 표현될 수 있다.
커버 윈도우(100)는 폴딩 라인(FL)을 기준으로 폴딩될 수 있다. 폴딩 라인(FL)은 평면상 일 방향, 예를 들어 제2 방향(DR2)으로 연장되는 직선 형상일 수 있다. 도면에서는 폴딩 라인(FL)이 커버 윈도우(100)의 단변과 평행하게 연장된 경우를 예시하였지만, 이에 제한되는 것은 아니고, 폴딩 라인(FL)은 장변에 평행하거나, 단변과 장변에 대해 기울어질 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 커버 윈도우(100)의 폴딩 라인(FL)은 특정 위치에 정해져 있을 수도 있다. 커버 윈도우(100)에서 특정 위치에 정해진 폴딩 라인(FL)은 하나이거나, 2 이상일 수 있다. 다른 실시예에서, 폴딩 라인(FL)은 커버 윈도우(100)에서 그 위치가 특정되어 있지 않고, 다양한 영역에서 자유롭게 설정될 수도 있다.
한편, 상술한 바와 같이 커버 윈도우(100)는 디스플레이를 포함한 전자 기기를 보호하기 위해 일정 수준 이상의 강도를 가질 것이 요구되나, 이와 동시에 폴딩 라인(FL)을 기준으로 폴딩이 가능하기 위한 유연성 성질을 가질 수 있다. 커버 윈도우(100)의 강도 및 폴딩 가능 여부는 커버 윈도우(100)의 두께와 연관될 수 있는데, 두께가 두꺼울 경우 커버 윈도우(100)의 기계적 강도가 확보될 수 있으나 유연성은 다소 감소할 수 있다. 반대로 커버 윈도우(100)의 두께가 얇을 경우 유연성을 가짐에 따라 폴딩이 원활할 수 있으나 전자 기기 등을 보호하기 위한 기계적 강도의 확보가 어려울 수 있다. 이러한 성질을 고려하여 일 실시예에 따른 커버 윈도우(100)는 폴딩 라인(FL) 주변 부분으로써 두께가 얇은 슬리밍부(SP)와, 슬리밍부(SP) 이외의 부분으로 폴딩 라인(FL)이 형성되지 않고 두께가 두꺼운 비슬리밍부(NSP1, NSP2)를 포함할 수 있다.
슬리밍부(SP)는 폴딩 라인(FL)의 주변부로써 폴딩 라인(FL)을 중심으로 하여 위치할 수 있다. 슬리밍부(SP)에서는 커버 윈도우(100)의 제1 면(US)이 부분적으로 함몰되어 리세스(Recess) 형상을 갖는 부분일 수 있다. 슬리밍부(SP)는 커버 윈도우(100)가 폴딩되는 영역에 대응하여 얇은 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 면(US)은 슬리밍부(SP)에서 곡률지게 함몰된 형상을 가질 수 있고, 슬리밍부(SP)는 비슬리밍부(NSP1, NSP2)들 대비두께가 점진적으로 감소하는 형상을 가질 수 있다. 제1 면(US)은 슬리밍부(SP)에서 완만하게 함몰된 형상을 가짐으로써 커버 윈도우(100)가 폴딩 시 그에 따른 압축 응력에 더 잘 견딜 수 있고, 폴딩 시 제1 면(US) 중 일부가 서로 직접 맞닿는 것이 방지될 수도 있다.
슬리밍부(SP)를 기준으로 커버 윈도우(100)는 제1 비슬리밍부(NSP1)와 제2 비슬리밍부(NSP2)로 구분될 수 있다. 제1 비슬리밍부(NSP1)는 폴딩 라인(FL)의 일측, 예를 들어 좌측에 위치하고, 제2 비슬리밍부(NSP2)는 폴딩 라인(FL)의 타측, 예를 들어 우측에 위치할 수 있다. 폴딩 라인(FL)이 특정 위치에 정해져 있는 경우, 제1 비슬리밍부(NSP1)와 제2 비슬리밍부(NSP2)는 폴딩이 이루어지지 않는 영역으로 특정될 수 있다. 제1 비슬리밍부(NSP1)와 제2 비슬리밍부(NSP2)는 각각 동일한 폭을 가질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 폴딩 라인(FL)이 특정되지 않는 경우, 제1 비슬리밍부(NSP1)와 제2 비슬리밍부(NSP2)는 폴딩 라인(FL)이 설정되는 위치에 따라 그 영역이 달라질 수 있을 것이다. 제1 비슬리밍부(NSP1)와 제2 비슬리밍부(NSP2)는 각각 제1 면(US)이 평탄한 형상을 갖고 균일한 두께를 가질 수 있다. 각 비슬리밍부(NSP1, NSP2)들은 폴딩 라인(FL)과 이격되어 폴딩되지 않는 영역으로써, 일정 수준의 두께를 가짐으로써 외부 충격에 대한 내구성을 가질 수 있다. 즉, 커버 윈도우(100)는 제1 면(US)이 위치에 따라 부분적으로 함몰되거나 평탄한 형상을 갖는 반면 제2 면(LS)은 위치에 무관하게 평탄하게 형성됨으로써, 슬리밍부(SP)와 비슬리밍부(NSP1, NSP2)는 서로 다른 두께를 가질 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 커버 윈도우의 폴딩 상태에서 슬리밍부를 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 결부하여 도 4를 더 참조하면, 커버 윈도우(100)는 제1 면(US)이 내측을 향하면서 마주보도록 폴딩되는 인폴딩 방식으로 폴딩될 수도 있고, 제1 면(US)이 외측을 향하도록 폴딩되는 아웃 폴딩 방식으로 폴딩될 수도 있다. 커버 윈도우(100)는 인폴딩 방식과 아웃 폴딩 방식 중 어느 하나의 방식만으로 폴딩될 수도 있고, 인폴딩과 아웃 폴딩이 모두 이루어질 수도 있다. 인폴딩과 아웃 폴딩이 모두 이루어지는 커버 윈도우(100)의 경우, 인폴딩과 아웃 폴딩이 동일한 폴딩 라인(FL)을 기준으로 이루어질 수도 있고, 인폴딩 전용 폴딩 라인과 아웃 폴딩 전용 폴딩 라인 등 서로 다른 방식의 폴딩을 수행하는 복수의 폴딩 라인(FL)을 포함할 수도 있다.
커버 윈도우(100)의 두께(T1, T2)는 제1 면(US)과 제2 면(LS) 사이의 거리로 정의된다. 일 실시예에서, 커버 윈도우(100)의 비슬리밍부(NSP1, NSP2)는 제1 두께(T1)가 0.1mm 내지 2mm의 범위일 수 있다. 커버 윈도우(100)는 폴딩되지 않는 비슬리밍부(NSP1, NSP2)가 상술한 범위 내의 두께, 특히 적어도 0.1mm 이상의 가짐에 따라 외부 충격에 대한 최소한의 내구성을 가질 수 있다.
반면, 커버 윈도우(100)의 슬리밍부(SP)는 그 최소 두께인 제2 두께(T2)가 0.01mm 내지 0.1mm의 범위를 갖고, 그 폭(W)은 1mm 내지 20mm의 범위를 가질 수 있다. 슬리밍부(SP)는 폴딩 라인(FL)을 기준으로 폴딩되는 영역으로써 원활하게 폴딩될 수 있도록 비교적 얇은 두께를 가질 수 있다. 슬리밍부(SP)는 0.1mm 이하의 두께를 가지며, 바람직하게는 0.01mm 내지 0.03mm의 범위를 가짐에 따라 커버 윈도우(100)는 슬리밍부(SP)에서 폴딩에 따른 반발력이 다소 감소할 수 있다. 슬리밍부(SP)에서 제1 면(US)이 함몰된 부분의 깊이는 0.07mm 이상 0.1mm 이하의 범위를 가질 수 있고, 커버 윈도우(100)가 폴딩 시 그 곡률 중심(R)으로부터 커버 윈도우(100)의 제1 면(US)까지 측정된 곡률 반경(RD)은 5mm 이하일 수 있고, 바람직하게는 1mm 내지 2mm의 범위를 가질 수 있다. 일 실시예에 따른 커버 윈도우(100)는 서로 두께가 다른 슬리밍부(SP)와 비슬리밍부(NSP1, NSP2))를 포함함에 따라 원활한 폴딩을 위한 유연성을 가지면서 비슬리밍부(NSP1, NSP2)에서는 외부 충격에 대한 내구성을 동시에 확보할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 슬리밍부(SP)를 포함한 커버 윈도우(100)는 평탄한 면을 갖는 유리 제품을 준비하고, 유리 제품의 일 면을 식각하는 성형 공정을 통해 제조될 수 있다. 유리 제품의 성형 공정은 커버 윈도우(100)의 일부 영역을 식각하거나 가압함으로써 슬리밍부(SP)를 형성하는 방법으로 수행될 수 있는데, 이 경우 슬리밍부(SP)와 비슬리밍부(NSP1, NSP2)의 경계가 외부에서 시인될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 일 실시예에 따른 커버 윈도우(100)의 제조 방법은 유리 조성물과 유사한 성분을 갖는 물유리를 이용하여 유리 제품을 식각하는 공정을 통해 수행될 수 있다. 커버 윈도우(100)는 물유리를 이용하여 유리 제품을 함께 식각하는 공정을 수행하여 제조됨으로써, 제조 공정이 단순화되면서 커버 윈도우(100)의 슬리밍부(SP)가 외부에서 시인되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 다른 도면들을 더 참조하여 일 실시예에 따른 커버 윈도우(100)의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 5는 일 실시예에 따른 커버 윈도우의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 커버 윈도우(100)의 제조 방법은 유리 제품을 준비하는 단계(S100), 유리 제품 상에 마스크층을 형성하는 단계(S200) 및 마스크층과 유리 제품을 식각하는 단계(S300)를 포함할 수 있다. 유리 제품은 유리 조성물을 포함하여 식각 공정 후에 커버 윈도우(100)를 형성할 수 있다.
도 6 내지 도 11은 일 실시예에 따른 커버 윈도우의 제조 공정을 순서대로 나타내는 단면도들이다.
먼저, 도 6을 참조하면, 유리 조성물을 포함하는 유리 제품(GP)을 준비(S100)한다. 유리 제품(GP)은 상면이 평탄한 플레이트(Plate) 형상을 가질 수 있다.
유리 제품(GP)은 상술한 커버 윈도우(100)가 갖는 조성을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 유리 제품(GP)은 리튬 알루미노 실리케이트를 함유하는 LAS 유리 세라믹을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유리 조성물은 SiO2를 50 내지 80mol％, Al2O3을 1 내지 30mol％, B2O3을 0 내지 5몰mol%, P2O5를 0 내지 4mol%, Li2O를 3 내지 20mol%, Na2O를 0 내지 20mol%, K2O를 0 내지 10mol%, MgO를 3 내지 20mol%, CaO를 0 내지 20mol%, SrO를 0 내지 20mol%, BaO를 0 내지 15mol%, ZnO를 0 내지 10mol%, TiO2를 0 내지 1mol%, ZrO2를 0 내지 8mol%의 함량으로 함유할 수 있다. 여기서, "함량이 0mol%인 것"은 해당 성분을 실질적으로 함유하지 않는 것을 의미한다. 조성물이 특정 성분을 "실질적으로 함유하지 않는다"는 것은 원재료 등에 의도적으로 함유시키지 않은 것을 의미하며, 예를 들어, 0.1mol% 이하와 같은 미량의 불순물이 불가피하게 함유되어 있는 경우를 포함한다. 유리 제품(GP)의 각 성분에 대한 설명은 상술한 바와 동일하다. 유리 제품(GP)은 이상에서 열거한 성분들 이외에도 필요에 따라 Y2O3, La2O3, Nb2O5, Ta2O5, Gd2O3 등의 성분을 더 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 유리 제품(GP)은 유리 조성물의 성형 단계, 절단 단계, 면취 단계, 힐링 단계, 고온/고습 처리 단계, 및 화학 강화 단계를 통해 제조될 수 있다.
예를 들어, 유리 조성물의 성형 단계는 상술한 조성을 갖는 유리 조성물을 준비하고, 이를 특정 형상을 갖도록 성형하는 단계일 수 있다. 상기 유리 조성물은 본 기술분야에 공지된 다양한 방법으로 플레이트 형상으로 성형될 수 있다. 예를 들어, 플로트법(float process), 퓨전 인발법(fusion draw process), 슬롯 인발법(slot draw process) 등의 방법으로 성형될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
이어, 성형된 유리 조성물은 절단 단계를 통해 절단될 수 있다. 플레이트 형상으로 성형된 유리 조성물은 유리 제품(GP)과 다른 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 유리 조성물의 성형은 복수의 유리 조성물을 포함하는 유리 원장으로써 큰 면적의 기판 상태에서 진행하고, 이를 복수의 셀로 절단하여 복수의 유리 조성물을 제조할 수 있다. 예를 들어, 유리 제품(GP)은 6인치 내외의 크기를 갖는다고 하더라도, 수배 내지 수백배의 크기, 예컨대 120인치로 유리 조성물을 성형한 후 이를 절단하면, 20개의 플레이트 형상으로 성형된 유리 조성물을 동시에 얻을 수 있다. 유리 조성물의 절단 공정은 절단 나이프, 절단 휠, 레이저 등을 이용하여 수행될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
이어, 절단된 유리 조성물은 면취 공정이 수행된다. 면취 공정은 절단된 유리 조성물 및 절단된 더미 기판이 접착층에 의해 결합된 적층 구조물 상태에서 각 절단된 유리 조성물의 챔퍼면을 형성한다. 절단된 유리 조성물의 면취 공정은 컴퓨터 수치 제어(Computerized Numerical Control, CNC)를 통해 이루어질 수 있다. 절단된 유리 조성물을 면취함으로써 유리 조성물의 절단면이 깨지거나 칩핑(Chipping)이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
이어서, 면취된 유리 조성물을 힐링 또는 표면 처리한다. 면취된 유리 조성물을 표면 처리하면 유리 조성물의 측면부에서 저하된 강도를 개선할 수 있다. 면취된 유리 조성물의 표면 처리 공정은 불소 이온이 함유된 표면 처리 용액을 이용하여 수행될 수 있다. 몇몇 실시예에서 면취 공정과 표면 처리 공정 사이에 유리 조성물의 폴리싱(Polishing) 단계가 더 수행될 수 있다.
이어서, 표면 처리된 유리 조성물을 고온/고습 처리한다. 고온/고습 처리 공정은 표면 처리된 유리 조성물을 80℃ 내지 90℃의 온도 조건, 및 80% 내지 90%의 습도 조건으로 조절된 챔버 내에서 약 2h 내지 4h 동안 수행될 수 있다.
이어서, 유리 조성물을 화학 강화하여 유리 제품(GP)을 형성한다. 화학 강화 단계는 이온 교환 공정을 통해 수행될 수 있으며, 형성된 유리 제품(GP)은 우수한 내구성, 강도 또는 압축 응력을 가질 수 있다. 이상에서 상술한 과정은 유리 제품(GP)이 충분한 내구성을 갖기 위해 수행되는 공정으로써, 반드시 이에 제한되지 않는다. 커버 윈도우(100)가 적용되는 제품에 맞춰 유리 제품(GP)의 특성을 조절하기 위한 선행 공정이 수행될 수 있다.
이어, 도 7 및 도 8을 참조하면, 유리 제품(GP) 상에 마스크층(GM)을 형성(S200)한다. 일 실시예에 따르면, 마스크층(GM)은 물유리(Waterglass)를 포함할 수 있다. 마스크층(GM)이 물유리를 포함함에 따라 유리 제품(GP)의 식각 공정에서 사용되는 식각액에 의해 물유리도 함께 제거될 수 있다. 통상적인 마스크를 이용한 패터닝 공정 대비 마스크 제거 공정이 생략되어 제조 공정이 감축될 수 있다. 또한, 유리 제품(GP) 상에 물유리를 포함한 마스크층(GM)을 코팅하여 식각 선택비에 따른 식각 공정을 수행함으로써 유리 제품(GP)을 원하는 형상으로 성형할 수 잇다.
즉, 마스크층(GM)은 유리 제품(GP)을 커버 윈도우(100)의 형상에 맞춰 식각하기 위한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 마스크층(GM)은 상면이 평탄한 평탄부와 상면이 부분적으로 함몰된 리세스부(RP)를 포함할 수 있다. 후속 공정에서 마스크층(GM)과 유리 제품(GP)이 동시에 식각되면, 유리 제품(GP) 중 리세스부(RP)에 대응된 부분은 커버 윈도우(100)의 슬리밍부(SP)가 형성되고 평탄부에 대응된 부분은 커버 윈도우(100)의 비슬리밍부(NSP1, NSP2)가 형성될 수 있다. 마스크층(GM)의 평탄부는 균일한 두께를 갖고 상면이 평탄한 형상을 갖는 부분으로써 리세스부(RP)를 기준으로 복수의 평탄부들이 구분될 수 있다. 리세스부(RP)는 상면이 부분적으로 함몰된 부분으로써 평탄부들보다 얇은 두께를 가질 수 있다.
이러한 마스크층(GM)은 유리 제품(GP) 상에 물유리층(WG)을 코팅한 뒤, 물유리층(WG)의 상면 일부분만을 식각(etching)하는 공정을 통해 형성될 수 있다. 마스크층(GM)은 물유리층(WG)이 일부 식각되어 리세스부(RP)를 가질 수 있으며, 리세스부(RP)와 그 이외의 부분은 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 도면에서는 별도의 마스크 없이 물유리층(WG)을 식각하여 마스크층(GM)을 형성하는 것이 예시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 마스크층(GM)의 리세스부(RP)는 상면이 평탄한 제1 부분과 경사진 제2 부분을 포함할 수 있다. 리세스부(RP)의 상면이 경사진 제2 부분은 마스크층(GM)의 평탄부와 리세스부(RP) 중 상면이 평탄한 제1 부분을 연결하는 부분이다. 마스크층(GM)은 리세스부(RP)가 전반적으로 선형의 각진 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 마스크층(GM)의 상면은 부분적으로 곡률지게 함몰됨으로써 리세스부(RP)가 완만한 곡선형으로 형성될 수도 있다.
마스크층(GM)은 리세스부(RP)에서 상면이 함몰되어 다른 부분보다 그 두께가 작을 수 있고, 마스크층(GM)과 함께 식각되는 유리 제품(GP)은 위치에 따라 식각량이 달라질 수 있다. 유리 제품(GP) 중 마스크층(GM)의 리세스부(RP)에 대응되는 부분은 다른 부분보다 더 많이 식각될 수 있고, 해당 부분은 커버 윈도우(100)의 슬리밍부(SP)를 형성할 수 있다.
다음으로, 도 9 및 도 10을 참조하면, 마스크층(GM)과 유리 제품(GP)을 동시에 식각(S300)하여 커버 윈도우(100)를 제조한다. 마스크층(GM)은 물유리를 포함하여 유리 제품(GP)을 식각하기 위한 식각액에 의해 용해되어 제거될 수 있다. 마스크층(GM)의 리세스부(RP)에 대응하여 유리 제품(GP)이 서로 다른 속도로 식각되는 동안 마스크층(GM)이 용해되어 제거된다. 물유리를 포함한 마스크층(GM)을 이용하여 유리 제품(GP)을 식각함으로써, 커버 윈도우(100)의 제조 공정 단계가 한 단계 감축될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스크층(GM)과 유리 제품(GP)의 식각 공정은 과식각(Over-etch) 공정으로 수행될 수 있다. 과식각 공정에서 마스크층(GM)과 함께 유리 제품(GP)도 식각됨에 따라, 최종 제조된 커버 윈도우(100)는 비슬리밍부(NSP1, NSP2)의 제1 두께(T1)가 유리 제품(GP)의 제3 두께(T3)보다 작을 수 있다. 유리 제품(GP)은 마스크층(GM)의 형상에 따라 전면적으로 식각될 수 있으며, 리세스부(RP)가 위치한 부분에는 슬리밍부(SP)가 형성되고 그 이외의 부분에는 비슬리밍부(NSP1, NSP2)가 형성될 수 있다. 물유리를 포함한 마스크층(GM)을 이용하여 제조되는 커버 윈도우(100)는 마스크층(GM)의 형상에 따라 식각 선택비를 제어함으로써 부분적으로 제1 면(US)이 함몰된 슬리밍부(SP)를 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스크층(GM)과 유리 제품(GP)을 식각하는 공정은 습식 식각(Wet etching)으로 수행될 수 있고, 유리 제품(GP) 중 마스크층(GM)의 리세스부(RP)에 대응하는 부분은 등방성 식각으로 식각될 수 있다.
도 11은 유리 제품(GP) 중 마스크층(GM)의 리세스부(RP)에 대응한 부분이 식각되어 슬리밍부(SP)를 형성하는 것을 개략적으로 도시하고 있다. 도 11을 참조하면, 유리 제품(GP)이 식각되어 형성된 커버 윈도우(100)는 상면 일부가 곡률지게 함몰된 슬리밍부(SP)와 평탄한 비슬리밍부(NSP1, NSP2)들이 형성될 수 있다. 마스크층(GM)의 리세스부(RP)가 전반적으로 선형의 각진 형상을 갖더라도, 습식 식각을 통해 커버 윈도우(100)의 제1 면(US) 중 슬리밍부(SP)에 대응한 부분은 완만한 곡률 형상을 가질 수 있다.
다만, 이에 제한되지 않으며, 마스크층(GM)의 리세스부(RP)는 커버 윈도우(100)의 슬리밍부(SP) 형상에 대응하여 완만하게 곡률진 형상을 가질 수도 있다.
도 12 및 도 13은 다른 실시예에 따른 커버 윈도우의 제조 공정을 순서대로 나타내는 단면도들이다. 도 12 및 도 13에서는 마스크층(GM_1)의 형상 및 마스크층(GM)과 유리 제품(GP)의 식각 공정을 도시하고 있다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 커버 윈도우(100)의 제조 공정에서, 마스크층(GM_1)은 상면이 평탄한 평탄부와 상면이 완만하게 곡률진 형상을 갖는 리세스부(RP)를 포함할 수 있다. 본 실시예는 마스크층(GM_1)의 리세스부(RP)가 갖는 형상이 다른 점에서 도 7의 실시예와 차이가 있다. 이하, 중복된 내용은 생략하고 마스크층(GM_1)의 형상에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
마스크층(GM_1)의 리세스부(RP)는 평탄부보다 얇은 두께를 가지며, 리세스부(RP)의 상면은 완만하게 곡률진 형상을 가질 수 있다. 도 7의 실시예와 달리 리세스부(RP)는 상면이 평탄한 제1 부분 없이 평탄부와 연결된 부분부터 그 두께가 위치에 따라 달라지는 형상을 가질 수 있다. 식각 공정을 통해 제조되는 커버 윈도우(100)는 제1 면(US) 일부가 곡률지게 함몰된 슬리밍부(SP)를 포함하므로, 마스크층(GM_1)의 형상도 그에 대응하여 형성될 수 있다. 습식 식각 공정을 통해 유리 제품(GP)이 등방성 식각되더라도, 슬리밍부(SP)의 형성이 원활하지 않을 경우 마스크층(GM_1)의 형상을 도 12와 같이 설계하여 커버 윈도우(100)가 갖는 슬리밍부(SP)의 형상을 구현할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 유리 제품(GP)은 물유리를 포함한 마스크층(GM)을 이용한 습식 식각 공정을 통해 커버 윈도우(100)로 제조될 수 있고, 커버 윈도우(100)는 마스크층(GM)의 리세스부(RP)에 대응하여 형성된 슬리밍부(SP)를 포함할 수 있다. 물유리를 포함한 마스크층(GM)과 유리 제품(GP)의 과식각 공정으로 제조되는 커버 윈도우(100)는 유리 제품(GP)이 전면적으로 일부 식각되어 슬리밍부(SP)와 비슬리밍부(NSP1, NSP2)가 형성되므로, 이들의 경계가 외부에서 시인되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 이로 인해 제조된 커버 윈도우(100)는 슬리밍부(SP) 대비 두께가 큰 비슬리밍부(NSP1, NSP2)를 포함함에 따라 제품 내구성이 증가하는 이점이 있다.
이상의 방법을 통해 제조된 커버 윈도우(100)는 복수의 화소를 포함하여 화면을 표시할 수 있는 표시 장치에 사용될 수 있다. 특히, 폴딩이 가능한 커버 윈도우(100)는 폴더블 표시 장치에 활용될 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 커버 윈도우를 포함한 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 도 15는 도 14의 표시 장치의 개략적인 단면도이다. 도 16은 도 14의 표시 장치의 폴딩 상태를 나타내는 단면도이다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 표시 장치(10)는 표시 영역(DPA)을 통해 화면이나 영상을 표시하며, 표시 영역(DPA)을 포함하는 다양한 장치가 그에 포함될 수 있다. 표시 장치(10)의 예는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 스마트폰, 휴대 전화기, 태블릿 PC, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), 텔레비전, 게임기, 손목 시계형 전자 기기, 헤드 마운트 디스플레이, 퍼스널 컴퓨터의 모니터, 노트북 컴퓨터, 자동차 네비게이션, 자동차 계기판, 디지털 카메라, 캠코더, 외부 광고판, 전광판, 각종 의료 장치, 각종 검사 장치, 냉장고나 세탁기 등과 같은 표시 영역(DPA)을 포함하는 다양한 가전 제품, 사물 인터넷 장치 등을 포함할 수 있다. 후술하는 폴더블 표시 장치의 대표적인 예로는 폴더블 스마트폰, 태블릿 PC나 노트북 등을 들 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
표시 장치(10)는 평면상 실질적인 직사각형 형상으로 이루어질 수 있다. 표시 장치(10)는 평면상 모서리가 수직인 직사각형 또는 모서리가 둥근 직사각형 형상일 수 있다. 표시 장치(10)는 4개의 변들 또는 에지들을 포함할 수 있다. 표시 장치(10)는 장변들과 단변들을 포함할 수 있다.
표시 장치(10)는 일면과 타면을 포함할 수 있다. 표시 장치(10)의 일면과 타면 중 적어도 하나는 표시면일 수 있다. 일 실시예에서, 표시면은 표시 장치(10)의 일면에 위치하고, 타면 방향으로는 표시가 이루어지지 않을 수 있다. 이하에서는 이와 같은 실시예를 위주로 설명하지만, 표시 장치는 일면과 타면 모두에서 표시가 이루어지는 양면 표시 장치일 수도 있다.
표시 장치(10)는 평면상 표시 여부에 따라 화상이나 영상을 표시하는 표시 영역(DPA) 및 표시 영역(DPA) 주변에 배치된 비표시 영역(NDA)으로 구분될 수 있다.
표시 영역(DPA)은 복수의 화소를 포함할 수 있다. 화소는 화면을 표시하는 기본 단위가 된다. 화소는 이에 제한되는 것은 아니지만, 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함할 수 있다. 화소는 백색 화소를 더 포함할 수 있다. 복수의 화소는 평면상 교대 배열될 수 있다. 예를 들어, 화소는 행렬 방향으로 배치될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DPA)의 주변에 배치될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DPA)을 둘러쌀 수 있다. 일 실시예에서, 표시 영역(DPA)은 직사각형 형상으로 형성되고, 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DPA)의 4변 둘레에 배치될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 비표시 영역(NDA)에는 블랙 매트릭스가 배치되어 인접 화소로부터 발광된 빛이 새어나가는 것을 방지할 수 있다.
표시 장치(10)는 폴더블 장치일 수 있다. 표시 장치(10)는 폴딩 라인(FL)을 기준으로 폴딩되는 폴딩 영역(FDA)을 포함할 수 있다. 폴딩 영역(FDA)은 평면상 일 방향으로 연장되는 직선 형상일 수 있다. 도면에서는 폴딩 영역(FDA)이 표시 장치(10)의 단변과 평행하게 연장된 경우를 예시하였지만, 이에 제한되는 것은 아니고, 폴딩 영역(FDA)은 장변에 평행하거나, 단변과 장변에 대해 기울어질 수도 있다.
일 실시예에서, 표시 장치(10)의 폴딩 영역(FDA)은 특정 위치에 정해져 있을 수도 있다. 표시 장치(10)에서 특정 위치에 정해진 폴딩 영역(FDA)은 하나이거나, 2 이상일 수 있다. 다른 실시예에서, 폴딩 영역(FDA)은 표시 장치(10)에서 그 위치가 특정되어 있지 않고, 다양한 영역에서 자유롭게 설정될 수도 있다.
폴딩 영역(FDA)을 기준으로 표시 장치(10)는 제1 비폴딩 영역(NFA1)과 제2 비폴딩 영역(NFA2)으로 구분될 수 있다. 제1 비폴딩 영역(NFA1)은 폴딩 영역(FDA)의 일측에 위치하고, 제2 비폴딩 영역(FDA)은 폴딩 영역(FDA)의 타측에 위치할 수 있다. 폴딩 영역(FDA)이 특정 위치에 정해져 있는 경우, 제1 비폴딩 영역(NFA1)과 제2 비폴딩 영역(NFA2)은 폴딩이 이루어지지 않는 영역으로 특정될 수 있다. 특정된 제1 비폴딩 영역(NFA1)과 제2 비폴딩 영역(NFA2)은 각각 동일한 폭을 가질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 폴딩 영역(FDA)이 특정되지 않는 경우, 제1 비폴딩 영역(NFA1)과 제2 비폴딩 영역(NFA2)은 폴딩 영역(FDA)이 설정되는 위치에 따라 그 영역이 달라질 수 있을 것이다.
표시 장치(10)의 표시 영역(DPA)은 제1 비폴딩 영역(NFA1)과 제2 비폴딩 영역(NFA2) 모두에 걸쳐 배치될 수 있다. 나아가, 제1 비폴딩 영역(NFA1)과 제2 비폴딩 영역(NFA2)의 경계에 해당하는 폴딩 영역(FDA)에도 표시 영역(DPA)이 위치할 수 있다. 즉, 표시 장치(10)의 표시 영역(DPA)은 비폴딩 영역(NFA1, NFA2), 폴딩 영역(FDA) 등의 경계와 무관하게 연속적으로 배치될 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 제1 비폴딩 영역(NFA1)에는 표시 영역(DPA)이 배치되지만 제2 비폴딩 영역(NFA2)에는 표시 영역(DPA)이 배치되지 않을 수도 있고, 제1 비폴딩 영역(NFA1)과 제2 비폴딩 영역(NFA2)에는 표시 영역(DPA)이 배치되지만 폴딩 영역(FDA)에는 비표시 영역(NDA)이 배치되지 않을 수도 있다.
일 실시예에서 표시 장치(10)의 폴딩 영역(FDA)은 커버 윈도우(100)의 슬리밍부(SP)에 대응하는 영역이고, 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)들은 각각 커버 윈도우(100)의 비슬리밍부(NSP1, NSP2)에 대응하는 영역일 수 있다. 표시 장치(10)가 폴딩될 때 폴딩 영역(FDA)은 폴딩 라인(FL)을 기준으로 폴딩되나, 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)은 폴딩되지 않을 수 있다. 폴딩 영역(FDA)에는 슬리밍부(SP)가 위치함으로써 폴딩시 발생하는 응력에 잘 견딜 수 있고, 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)에서는 비슬리밍부(NSP1, NSP2)가 위치함으로써 외부 충격에 대한 내구성이 우수할 수 있다. 또한, 표시 장치(10)는 일 실시예에 따른 커버 윈도우(100)의 제조 방법에 의해 제조된 커버 윈도우(100)를 포함하여 슬리밍부(SP)와 비슬리밍부(NSP1, NSP2)의 경계, 또는 폴딩 영역(FDA)과 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)의 경계가 외부에서 시인되는 것을 방지할 수 있다.
표시 장치(10)는 표시면이 내측을 향하면서 마주보도록 폴딩되는 인폴딩 방식으로 폴딩될 수도 있고, 표시면이 외측을 향하도록 폴딩되는 아웃 폴딩 방식으로 폴딩될 수도 있다. 표시 장치(10)는 인폴딩 방식과 아웃 폴딩 방식 중 어느 하나의 방식만으로 폴딩될 수도 있고, 인폴딩과 아웃 폴딩이 모두 이루어질 수도 있다. 인폴딩과 아웃 폴딩이 모두 이루어지는 표시 장치(10)의 경우, 인폴딩과 아웃 폴딩이 동일한 폴딩 영역(FDA)을 기준으로 이루어질 수도 있고, 인폴딩 전용 폴딩 라인과 아웃 폴딩 전용 폴딩 라인 등 서로 다른 방식의 폴딩을 수행하는 복수의 폴딩 영역(FDA)을 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 표시 장치(10)는 표시 패널이나 그에 적층된 층, 패널, 기판 자체가 플렉시블한 특성을 가져 해당 부재들이 모두 폴딩됨으로써 폴딩될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 표시 패널이나 그에 적층된 부재들 중 적어도 일부는 폴딩 영역(FDA)을 기준으로 분리된 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 비폴딩 영역에 위치하는 상기 분리된 부재는 플렉시블한 특성을 갖지 않을 수도 있다.
표시 장치(10)는 표시 패널(200), 표시 패널(200) 상에 배치된 커버 윈도우(100), 표시 패널(200)과 커버 윈도우(100) 사이에 배치되어 표시 패널(200)과 커버 윈도우(100)를 결합하는 결합 부재(300)를 포함할 수 있다.
표시 패널(200)은 예를 들어, 유기 발광 표시 패널(OLED), 무기 발광 표시 패널(inorganic EL), 퀀텀닷 발광 표시 패널(QED), 마이크로 LED 표시 패널(micro-LED), 나노 LED 표시 패널(nano-LED), 플라즈마 표시 패널(PDP), 전계 방출 표시 패널(FED), 음극선 표시 패널(CRT)등의 자발광 표시 패널 뿐만 아니라, 액정 표시 패널(LCD), 전기 영동 표시 패널(EPD) 등의 수광 표시 패널을 포함할 수 있다.
표시 패널(200)은 복수의 화소(PX)를 포함하며, 각 화소(PX)에서 방출하는 빛을 이용하여 화상을 표시할 수 있다. 표시 장치(10)는 터치 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 터치 부재는 표시 패널(200)에 내재화되어 있을 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(200)의 표시 부재 상에 터치 부재가 직접 형성됨으로써 표시 패널(200) 자체가 터치 기능을 수행할 수 있다. 다른 실시예에서, 터치 부재는 표시 패널(200)과 별도로 제조된 후, 광학 투명 결합층에 의해 표시 패널(200)의 상면 상에 부착될 수 있다. 표시 패널(200)은 전방에 위치하는 일 면 및 후방에 위치하는 타 면을 포함하고, 표시 패널(200)의 화소(PX)에서 방출하는 빛은 상기 전방을 향해 출사될 수 있다. 즉, 표시 패널(200)은 전방으로 화면을 표시할 수 있다.
표시 패널(200)의 일 면 상에는 도 1의 커버 윈도우(100)가 배치된다. 커버 윈도우(100)는 표시 패널(200)을 보호하는 역할을 한다. 커버 윈도우(100)는 표시 패널(200)보다 크기가 커서 그 측면이 표시 패널(200)의 측면보다 외측으로 돌출될 수 있지만, 그에 제한되는 것은 아니다. 커버 윈도우(100)는 커버 윈도우(100)의 테두리 부위에서 커버 윈도우(100)의 적어도 일 표면 상에 배치된 인쇄층을 더 포함할 수 있다. 커버 윈도우(100)의 인쇄층은 표시 장치(10)의 베젤 영역이 외부로 시인되지 않도록 하며, 경우에 따라 데코레이션 기능을 수행할 수 있다.
표시 패널(200)과 커버 윈도우(100) 사이, 또는 표시 패널(200)의 일 면과 커버 윈도우(200)의 제2 면(L2) 사이에는 결합 부재(300)가 배치된다. 결합 부재(300)는 커버 윈도우(100)를 표시 패널(200) 상에 고정시키는 역할을 한다. 결합 부재(300)는 광학 투명 접착제(Optical Clear Adhesive; OCA) 또는 광학 투명 수지(Optical Clear Resin; OCR) 등을 포함할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 커버 윈도우
SP: 슬리밍부 NSP1, NSP2: 비슬리밍부
US: 제1 면 LS: 제2 면
FL: 폴딩 라인 R: 곡률 중심
GP: 유리 제품 GM: 마스크층
WP: 물유리층
10: 표시 장치
200: 결합 부재 300: 표시 패널
DPA: 표시 영역 NDA: 비표시 영역
FDA: 폴딩 영역 NFA1, NFA2: 비폴딩 영역

Claims (20)

  1. 상면이 평탄한 유리 제품을 준비하는 단계;
    상기 유리 제품 상에 상면 일부가 함몰된 리세스부가 형성되고 물유리를 포함한 마스크층을 형성하는 단계; 및
    상기 마스크층과 상기 유리 제품을 식각하여 상면 일부가 부분적으로 함몰된 커버 윈도우를 형성하는 단계를 포함하는 커버 윈도우의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 마스크층을 형성하는 단계는 상기 유리 제품의 상면에 물유리층을 코팅하는 단계 및 상기 물유리층의 상면 일부를 식각하여 상기 마스크층을 형성하는 단계를 포함하는 커버 윈도우의 제조 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 마스크층은 상기 리세스부, 및 상기 리세스부와 연결되어 상기 상면이 평탄한 평탄부를 포함하고,
    상기 리세스부의 두께는 상기 평탄부의 두께보다 작은 커버 윈도우의 제조 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 리세스부는 상면이 평탄한 제1 부분 및 상기 제1 부분과 상기 평탄부를 연결하며 상면이 경사진 제2 부분을 포함하는 커버 윈도우의 제조 방법.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 리세스부는 상면이 곡률진 형상을 갖는 커버 윈도우의 제조 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 커버 윈도우를 형성하는 단계는 습식 식각 공정으로 수행되는 커버 윈도우의 제조 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 커버 윈도우를 형성하는 단계에서 상기 마스크층은 식각액에 의해 용해되고 상기 유리 제품은 상면 일부가 식각되는 커버 윈도우의 제조 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 유리 제품은 상기 마스크층의 상기 리세스부에 대응하는 부분은 상면이 곡률지게 식각되고 상기 리세스부 이외의 영역에 대응하는 부분은 상면이 평탄하게 식각되는 커버 윈도우의 제조 방법.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 마스크층과 상기 유리 제품은 습식 식각에 의해 과식각되는 커버 윈도우의 제조 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 커버 윈도우의 최대 두께는 상기 유리 제품의 두께보다 작은 커버 윈도우의 제조 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 커버 윈도우는 제1 면 및 상기 제1 면과 대향하며 평탄한 제2 면을 포함하고,
    상기 제1 면이 평탄한 비슬리밍부 및 상기 제1 면이 부분적으로 함몰되어 상기 비슬리밍부보다 두께가 작은 슬리밍부를 더 포함하는 커버 윈도우의 제조 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 면 중 상기 슬리밍부가 위치한 부분은 곡률진 형상을 갖는 커버 윈도우의 제조 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 비슬리밍부의 제1 두께는 0.1mm 내지 20mm의 범위를 갖고,
    상기 슬리밍부의 제2 두께는 0.01mm 내지 0.1mm의 범위를 갖는 커버 윈도우의 제조 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 슬리밍부의 폭은 20mm 이하의 범위를 갖는 커버 윈도우의 제조 방법.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 커버 윈도우는 상기 슬리밍부에 놓인 폴딩 라인을 기준으로 상기 제1 면이 내측으로 향하도록 폴딩되는 커버 윈도우의 제조 방법.
  16. 제1 면 및 상기 제1 면과 대향하며 평탄한 제2 면을 포함하고 폴딩 라인을 기준으로 상기 제1 면이 내측을 향하도록 폴딩되는 커버 윈도우로써,
    상기 제1 면이 평탄한 비슬리밍부; 및
    상기 제1 면이 부분적으로 함몰되어 상기 비슬리밍부보다 두께가 작고 상기 폴딩 라인이 위치하는 슬리밍부를 포함하는 커버 윈도우.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 비슬리밍부의 제1 두께는 0.1mm 내지 20mm의 범위를 갖고,
    상기 슬리밍부의 제2 두께는 0.01mm 내지 0.1mm의 범위를 갖는 커버 윈도우.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 슬리밍부의 폭은 20mm 이하의 범위를 갖는 커버 윈도우.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 폴딩 라인을 기준으로 폴딩된 상태에서 상기 제1 면 중 상기 슬리밍부로부터 곡률 반경까지 측정된 길이는 2mm 내외의 범위를 갖는 커버 윈도우.
  20. 표시면이 내측을 향하도록 폴딩되는 인폴더블 표시 장치로써,
    전방에 위치하는 일 면 및 후방에 위치하는 타 면을 포함하고 상기 전방으로 화면을 표시하는 표시 패널;
    상기 표시 패널의 일 면 상에 배치되고 제1 면 및 상기 제1 면과 대향하며 평탄한 제2 면을 포함하는 커버 윈도우; 및
    상기 커버 윈도우의 상기 제2 면과 상기 표시 패널 사이에 배치된 결합 부재를 포함하고,
    상기 커버 윈도우는 상기 제1 면이 평탄한 비슬리밍부 및 상기 제1 면이 부분적으로 함몰되어 상기 비슬리밍부보다 두께가 작은 슬리밍부를 포함하는 표시 장치.
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